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21天头低位卧床对肺弥散功能的影响

2017-11-22 10页 doc 32KB 25阅读

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21天头低位卧床对肺弥散功能的影响21天头低位卧床对肺弥散功能的影响 21 天头低位卧床对肺弥散功能的影响 卫世强 鲁力立 宿双宁 李勇枝 张三林 刘向昕 ( ) 【摘要】 目的 探讨 21 d - 6?头低位卧床 HD T - 6?对肺弥散功能的影响 ,并对其变化的相关因素进行分析 ,为地面模拟失重及航天飞行医学监督提供有关医学参考 。 方法 采用 Vmax 22L V 肺功能仪和 6200 肺功能仪 ,对 16 名健康男性受试者卧床前 、后及卧床不同时间反映肺弥散功能的指 () ( ) ( ) 标 [ 弥散容量 DLco、弥散常数 Kco、肺泡容量 ...
21天头低位卧床对肺弥散功能的影响
21天头低位卧床对肺弥散功能的影响 21 天头低位卧床对肺弥散功能的影响 卫世强 鲁力立 宿双宁 李勇枝 张三林 刘向昕 ( ) 【摘要】 目的 探讨 21 d - 6?头低位卧床 HD T - 6?对肺弥散功能的影响 ,并对其变化的相关因素进行分析 ,为地面模拟失重及航天飞行医学监督提供有关医学参考 。 方法 采用 Vmax 22L V 肺功能仪和 6200 肺功能仪 ,对 16 名健康男性受试者卧床前 、后及卧床不同时间反映肺弥散功能的指 () ( ) ( ) 标 [ 弥散容量 DLco、弥散常数 Kco、肺泡容量 VA] 以及反映肺内气体分布的指标和肺血容量分 别进行了测试 。 结果 与卧床前平卧位相比 ,在卧床开始时 ,DLco 、Kco 均增加 ,从卧床的第 3 天起 至恢复期第 1 天 ,DLco 、Kco 显著减少 ,恢复期第 3 天尚未恢复至卧床前水平 ;头低位卧床期间 VA 显 著减少 。Kco 在卧床中的变化趋势与 DLco 一致 ,但变化率高于 DLco ,主要是由于头低位卧床期间 VA 、肺血容量的显著减少以及肺内吸入气的分布不均有关 ,同时肺泡2毛细血管膜的变化也是不容忽 视的因素 。 结论 头低位卧床肺弥散功能下降与肺毛细血管血量的减少 、肺泡容量下降 ,以及通气 血流分布不均和潜在性的肺间质水肿导致膜弥散下降有关 ,在头低位卧床模拟失重的医学监督应考 虑肺弥散功能的变化 。 【关键词】 头低位卧床 ; 肺弥散功能 ; 弥散容量 ;弥散常数 ;肺泡容量 ;气体分布 ;肺血容量 【中图分类号】 R852 . 4 3 Eff ects of 21 d hea d do wn tilt - 6?bed2rest on pul monary diff usion capacity W EI S hi2qi ang , L U L i23 T he 371st Hos pi t al of PL A , X i n x i an g , Hen an 453000 , Chi n a l i , S U S h u an g2ni ng , et al . 【Abstract】 Objective To p robe t he effect s of 21 days HD T - 6?bed2rest o n t he p ulmo nary diff u2 sio n capacit y. Method Sixteen healt h young men served as subject s. The indices of t he p ulmo nary diff u2 ( ) sio n capacit y , including diff using capacit y of t he lungs for carbo n mo no xide DLco , diff usio n co nstant ( ) ( ) Kco, and alveolar volume VAwere measured before , during and af ter HD T. The indices reflecting gas Δ( ) ( ) dist ributio n in lungs N%ΠL and p ulmo nary blood volume PBVwere also determined. Result 2 ( ) DLco and Kco values o n t he first day of HD T HD Twere significantly higher as co mpared wit h t hose in 1 ( ) supine positio n SPbefore HD T , but t he values decreased significantly f ro m HD Tto 1 day af ter HD T in 3 Δ( ) ( supine positio n. VA decreased significantly during HD T. The t rend of changes inN%ΠL and PBV mlΠ 2 2 ) mwere similar to t hat of DLco . Conclusion It is suggested t hat t he lowering of diff usio n capacit y of () lungs during HD T excep t HD Tmay be related to t he decrease of PBV , alveolar capacit y , uneven dist ri2 1 butio n of ventilatio n , blood st ream and potential interstitial edema of lungs. The exact mechanism of it needs f urt her investigatio n. 【 Key words】 Head down tilt bed2rest ; Pulmo nary diff usio n f unctio n ; Pulmo nary diff usio n capacit y ; Diff usio n co nstant ; Alveolar volume ; Ventilatio n dist ributio n ; Pulmo nary blood vol2 ume ( ) 自从人类开始探索太空以来 ,一刻也没有停止,发现地面 HD T - 6?- 6头低位倾?斜卧床开始识 研究太空失重环境对人类自身生理机能的影响 ,由 数小时内肺血流 、肺弥散功能的变化与失重环境的 1 23 于过去一直认为地面无法消除重力对肺功能的影 变化相似, 然而对于较长时间 HD T - 6卧床?期 间肺功能的变化规律及 HD T - 6卧床对肺功能?是 响 ,因而对模拟失重与肺功能的关系研究较少 , 从 ( 1991 年美国太空生命科学 1 号 、2 号 SL S21 、SL S2否有 负 面 影 响 , 尚 缺 乏 详 细 的 认 识 , 笔 者 对 21 ) 2以后 ,由于对微重力环境下肺功能变化的初步认 d HD T - 6?卧床对肺弥散功能的影响做了初步研究 。 对象与方法( ) 基金项目 :国防科研基金项目 0199307( 作者单位 : 453000 河南新乡 ,解放军第三七一医院 卫世强 、张 一 、对象) ( 三林;100094 北京 ,航天医学工程研究所 鲁力立 、宿双宁 、李勇枝 、 )刘向昕 ( 16 名健 康 男 性 受 试 者 , 年 龄 18 , 22 19 . 5 ? ) () 1 . 2岁 ,身高 167,177 172 ?2 . 4cm ,体重 55,72 () 63 . 6 ?4 . 4kg ,无心肺疾病史 ,无胸廓 、脊柱畸形 ,,计算机自动分析结果 。气末自然闭气时记录波形 无烟酒嗜好 。 3 . 试验程序 : 于卧床前两天分别安排测量受试 ( ) 二 、方法 者平卧位静卧 10 min SP的数值 。测量卧床第 1 d ) ( 1 . 测 量 仪 器 : V max22L V 肺 功 能 仪 、V max受试者头低位 - 6静卧? 10 min HD T的各项指标 , 1 ( ) 6200肺功能仪 美 国 Senso r medics、YK210 循 环 系 ( 之后分别于卧床中第 3 、7 、11 、20 d HD T、HD T、3 7 统监测仪 。) ( ) HD T、HD T,起床第 1 d RSP,起床后 1 h、第 311 20 1 ( ) d 平卧位 RSP测量 ,测量和顺序严格按照试 2 . 测量指标和方法3 验设计进行 。卧床后受试者除大便下床外 ,不做任 () 1反映肺弥散功能的指标 : 肺弥散容量 DL co何垂直方向的运动 , 可沿身体纵轴方向变换体位 , - 1 - 1 () ml m?m Hg m?in , 单位时间单位气体分压通 过其余活动如进食 、饮水 、洗漱 、小便都在卧床情况下 - ( 弥散膜的气体毫升数 ] 、弥散 系 数 Kco mlm?m Hg 进行 。 1 - 1 - 1 ) m?in L? ,单位肺泡容量的弥散能力 ] 及肺 泡容 三 、数据处理( ) 量 VA。采用 V max 6200 肺功能仪的一次呼 吸 采用 SPSS 统计软件 。按照重复测量的实验设 ( ) single breat hDL co 测试程序 ,受试者呼气至残 气计 ,采用广义线性模型 ,对卧床前后及卧床各阶段肺 气体分布的相应指标在总体上有无统计学差别做两 ( ) 量 RV位 , 继之吸入 0 . 3 %CO 、0 . 3 %CH、21 % 4 因素方差分析 ,对各阶段的两两比较采用最小显著 O及 N平 衡 的 混 合 气 体 , 受 试 者 吸 气 至 肺 总 量2 2 差异法 。做肺弥散容量及弥散常数与肺血容量 、气 ( ) TL C位 ,屏气 10 s 后呼气 ,在呼气过程中 ,气体中 体分布的相关性分析 。显著性水平定在 0 . 05 。 水蒸气被吸收 ,连续测定 CO 及 CH浓度及肺泡容 4 ( ) 量 VA,计算 DL co 、Kco 。计算公式如下 : 结果 CHCO FF ?S TPD60VAE 4 I ()( DLco = ) ( ) 1 ln ]( ) PB247T F CH F CO I 4 E 一 、21 d HD T - 6卧床对肺弥散功能的影响? CHCO FF 60 E 4 I ) ( ) ()( Kco = ln]2 与卧床前平卧位相比 ,在卧床开始时 ,DL co 增 T F CHFCO I 4 E 加 ,从卧床的第 3 天至恢复第 1 天 ,DL co 显著减少 , 恢复第 3 天尚没有恢复至卧床前水平 。Kco 在卧床 公式中 PB = 大气压 ; 47 = 呼吸道饱和水蒸气压 ; T = 屏气时间( ) s;60 = 时间单位 ,将 s 换算成 min ; ln = 自然对数 ; S TPD = 状 中也逐渐下降 ,恢复第 3 天仍低于卧床前水平 。VA( ) 况温度 压 力 0 ?, 760 mm Hg , dry ; F CH= 吸 入 气 CH浓 度 ; I 4 4 () 在卧床中减少 表 1。F CH= 呼出气 CH浓度 ; F CO = 吸入气 CO 浓度 ; F CO = 呼出气 E 4 4 IE CO 浓度 二 、21 d HD T - 6卧床对肺血容量? 、气体分布的 影响 ( ) 21 d - 6头?低位卧床 HD T - 6?期间 ,肺血容 () 2气体分布指标 : 采用 V max 22L V 肺功能仪( ) 量 PBV在 HD T 第 1 天增加 ,在卧床的第 3 天至恢 ( ) ( ) 的单次呼吸 O程序 , 吸入纯氧至肺总量 TL C, 2 复第 1 天 , PBV 显著减少 , 恢复第 3 天尚没有恢复 接着测量呼出气 750 , 1 250 ml 阶段 N浓度的变 2 ) (ΔN 至卧床前水平 。 %ΠL 在卧床中也逐渐增加 ,2 Δ( ) 化率N%ΠL 。 2 () 恢复第 3 天仍未达卧床前水平 表 2。() ( ) 3肺血容量 PBV:测量原理是根据容积导体 三 、肺弥散量 、肺血容量 、气体分布的相关性分 的电学特性 ,用 Kubicek 公式求得肺血容量 。 析 Ts dy 2 ()ρ( ) 3 ?V = L TyDL co 与 PBV 的相关系数为 0 . 936 , P < 0 . 01 ;m ax dt 0 ? Δ与N的相关系数为 - 0 . 724 , P < 0 . 05 。 Kco 与2 Ts ρ公式中 ?V 为肺血容量 、为血液电阻率 , L 为电极间距离 , 0 ?Δ PBV 的相关系数为 0 . 745 , P < 0 . 05 ;与N 的相关2 dy 为导纳对时间的一阶导数的最大值 , T 为右心室射血时间 。 m ax ( )dt 系数为 - 0 . 850 , P < 0 . 01 。说明 DL co 与肺血容量 和肺内气体分布均密切相关 , 而且 DL co 与肺血容 量的相关性更好 , 也就是说肺血容量对 DL co 的影 ( )表 1 16 名受试者头低位卧床对肺弥散功能的影响 x? ?s )( Ta b 1 Changes of p ulmo nary diff usio n capacit y during 21 days HD T - 6?bed2rest x? ?s 肺弥散容量 DLco弥散系数 Kco 肺泡容量 VA- 1 - 1 - 1 - 1 - 1 ()L ( ) ( ) ml?mm Hg ?min ml?mm Hg ?min L? 102 ?0187 5172 ?0149 735 . 40 ?2 . 81SP 37159 ?0199 5146 ?0182 37157 ?0174 HD T 1 36158 ?0175 5116 ?0142 32191 ?2100 HD T 333 36150 ?0183 5117 ?0145 33117 ?2145 HD T 7333 6132 ?6177 5 . 26 ?0 . 42 32195 ?1198 HD T 11333 6118 ?0169 5124 ?0173 32182 ?2156 HD T 20335137 ?0157 6103 ?0145 31 . 91 ?2168 RSP 135174 ?0162 6109 ?0142 33149 ?2121 RSP 3 ( ) 与卧床前卧位 SP比较 , 3 P < 0 . 05 As co mparecl wit h SP , 3 P < 0 . 05 表 2 16 名受试者头低位卧床对气体分布 、 开始时升高 ,在 HD T 20 min 时 DL co 达最高峰 ,随( )肺血容量的影响 x? ?s 后缓慢下降 ,40,50 min 时测量与平卧位比较已无 Ta b 2 Changes of delta N, p ulmo nary blood volume 2 显著差别 ,90 min 时恢复平卧位 DL co 值显著低于 ) ( duri ng 21 days HD T - 6?bed2rest x ? ?s HD T 前平卧位对照 。Kco 也表现同样的规律 。由 此可见 ,在 HD T - 6?卧床的开始几十分钟内肺弥散 N变化率 ?N肺血容量 PBV 2 22 ( )( )%ΠL mlΠm 功能即发生了巨大的变化 。在 HD T 开始阶段 , 下SP 264 . 00 ?24156 1 . 36 ?0 . 391 肢静脉在势能作用下 ,回心血量增多 ,由于肺循环的 1 . 25 ?0 . 49 278 . 97 ?31 . 74 HD T 1 低阻低压特点使肺循环成为血液的暂时储存场所 。 31 . 37 ?0 . 50 205 . 70 ?19 . 79 HD T 3 肺血容量的增多及肺血液灌注的再分布过程中 ,在 31 . 39 ?0 . 37 214 . 83 ?18 . 92 一定程度上有利于气体的弥散 ,但血容量的过度增 HD T 733 1 . 46 ?0 . 52 224 . 81 ?16 . 38 加会使肺组织处于淤血状态 ,势必造成肺泡2毛细血 HD T 111 . 44 ?0 . 35 3 管膜的间质性水肿 ,从而影响弥散功能 ,正如二尖瓣 223 . 97 ?19 . 44 HD T 20331 . 83 ?0 . 45 狭窄病 人 肺 组 织 淤 血 会 出 现 肺 动 脉 高 压 一 样 , 在 223 . 90 ?21 . 79 RSP 31HD T 早期肺循环肺动脉压升高 、肺静脉充血与肺血 3 1 . 79 ?0 . 62 225 . 88 ?22 . 97 5 ,6 RSP 容量的变化一致,同时回心血量增加 ,刺激右心 3 房容量感受器 ,使心房利钠肽分泌增加 ,促使肾脏排 ( ) 与卧床前卧位 SP比较 , 3 P < 0 . 05 水增 加 ; HD T 时 颈 动 脉 窦 压 力 升 高 , AD H 分 泌 减 As co mpared wit h SP , 3 P < 0 . 05 少 ,肾素2血管紧张素系统活性下降 ,肾小管重吸收 水减少 ,循环血量下降 ,会使肺弥散功能及肺血容量 在一定程度上下降 ,经神经体液调节 ,机体处于新的 讨论稳态 ,在卧床第 3 天以后测量 ,肺弥散容量比卧床前 减少且保持在稳定的低水平 ,其变化规律与肺血容 一 、肺弥散功能与肺血容量7 量一致 。Schulz 等报道 10 d 的 HD T 卧床 DL 减 肺弥散功能与肺血容量及肺血流量的均匀分布 少 。 密切相关 ,在我们的研究中 , 在第 1 天 HD T - 61?0 min 测量肺弥散量比卧床前平卧位增加 ,笔者研究 二 、肺弥散功能与通气血流比 在头低位卧床的中肺弥散功能与肺血容量相关系数为 0 . 936 , P < 初期 ,肺容积的减少 ,肺血流的 1 0 . 01 。Prick 等报道地面从立位到平卧位 DL co 升 增加 ,使各肺区的通气血流比改善 ,使弥散能力出现2 高 ,与 微 重 力 的 变 化 幅 度 类 似 。Wit ten 等发 现 一过性的增加 ,但随着卧床时间的延长 ,通气分布不 HD T 模拟 失 重 的 生 理 效 应 主 要 在 1 h 内 。Nixo n 34 等、鲁力立等发现 HD T 过程中 ,DL co 在头低位 13 均 ,肺血流减少 ,使各肺区通气血流比不均增加 ,从 。因此 ,对 HD T - 6卧?床此类肺损伤的发展不利8 而影响到弥散容量 。Pref aut 等发现在平卧位时 , 肺弥散功能变化与局部细胞因子的关系 ,也是值得 随肺容积增加 ,血流的垂直梯度增加 。这时由于在 研究的 。 下垂部位肺容积扩张比增加越多 ,使肺泡外管道的 肺弥散功能的变化在 HD T 卧床的开始阶段及 阻力下降越多 ,血流和气体分布变化的最后结果是 , 结束阶段最明显 , 在 HD T 卧床期间比卧床前平卧 肺上下部通气血流比差异变得更大 。笔者研究发 位降低 ,这与失重时肺弥散功能持续较高不同 ,两者 现 ,在由 HD T 卧床结束后的平卧位测量时 ,由于肺 的本质差别在于肺血流和气体分布的差别 , HD T 期 泡通气量的增加 ,气体分布不均增加 ,通气血流比的 间肺弥散功能下降与肺毛细血管血量的减少 、肺泡 不均也会增加 ,从 DL co 的增量比 Kco 更大得以证 容量 ,以及通气血流分布不均和潜在性的肺间质水 明 。 肿导致膜弥散下降有关 ,详细机制尚需进一步研究 。 三 、肺弥散功能与肺泡2毛细血管膜 肺弥散量 参 考 文 献( )与肺泡2毛细血管膜 血气交换屏障 1 Prick GK , Elliot t AR , Guy HJ , et al . Pulmo nary gas exchange 面积和厚度密切相关 ,肺泡2毛细血管膜的面积又与 and it s deter ment s during sustained microgravit y o n space labs SL S2 肺泡容量和肺血容量密切相关 。尽管航天员在太空 ( ) 1 and SL S22 . J Appl Physiol ,1995 ,79 4:2902298 . 飞行时 ,肺弥散功能持续高于地面 ,头低位和微重力 2 Wit ten ML , Balagtas M P , Keller RL , et al . Respo nse to 45 head2 的差别是 ,微重力时吸入气与肺血流的分布比地面 down tilt as measured by o rgan weightΠbo dy weight ratio s and spir2 均匀 ,毛细血管压变化较小 ,毛细血管扩张较小 ; 头 al co mp utered co smograp hy. Aviat Space Enviro n Med , 1999 , 70 9 ( ) 1:112141 低位时毛细血管压有较大增加 。Per mut t 指出 ,头 3 Nixo n J V , Murray R G , Verbanck S , et al . Early cardiovascular ( ) 低位卧床左房压 肺静脉压超过了中肺区的肺泡 ( ) adaptatio n to simulated zero gravit y. J Appl Physiol ,1979 ,46 6: 压 ,在失重时 ,心输出量的增加 ,假如增加了左房压 , 5412548 . 那么所有的毛细血管都相当于中肺区构特征同样的 鲁力立 ,仲崇发 ,杨静生 , 等. HD T - 30对肺功能的影?响. 航天 4 ( ) 医学与医学工程 ,2000 , 13 3:1872190 . 肺血容量 , 弥散容量会较高 。本研究发现 , 在 21 d 仲崇发 ,鲁力立 ,杨静生 ,等. 头低位 - 30卧床肺循环血液?动力 5 卧床过程中 ,肺血容量 、气体分布与肺弥散量的变化 ( ) 学的改变. 航天医学与医学工程 ,2000 ,13 1:38241 . 汪德生 ,向求鲁 ,沈羡云 ,等. 7 天头低位卧床对人体心肺循环功 ( ) 呈现了良好的相关性 P < 0 . 05。肺泡容量和肺血 ( ) 能的影响. 航天医学与医学工程 ,1998 ,11 3:17721801 6 容量的下降 ,结果是弥散的面积减少了 ,因此影响了 Schulz H , Hillebrecht A. Cardiop ulmo nary f unctio n during 10 days 肺弥散功能 。推测在 21 d 头低位卧床过程中肺泡2 ( ) 7 of head down tilt bedrest . Acta Physiol Scand Suppl , 1992 , 60 毛细血管膜可能受到一定程度的损伤 。在平卧位向 ( ) 4:232321 头低位转变时 ,静脉回心血量增加 ,使肺血流增加 , Prefaut Ch , Engel L A. Vertical dist ributio n of perf usio n and in2 ( ) spired gas in supine man . Respir Physiol ,1981 ,43 5:2092219 . 8 肺下部血管压升高 ,肺毛细血管进一步扩张 ,间质压 Per mut t S. Pulmo nary circulatio n and t he dist ributio n of bloo d and 力升高 ,类似亚临床肺水肿 ,肺泡2毛细血管膜增厚 , gas in t he lungs. In : Physiology in t he Space Enviro nment . Wash2 9 弥散距离增加 ;失重大鼠肺超微结构的变化与同期 ingto n ,DC ,1967 :38256 . 的吊尾大鼠相似 ,肺泡中出现红细胞 ,肺脏出现间质 ( West JB1 Microgravit y and t he lung. Physiologist , 1991 , 34 1 Su2 肺水肿 。失重导致肺毛细血管过度充盈 ,跨壁压增 ) ppl:8210 . 10 王承珉 ,张汝果. 尾悬吊模拟失重对大鼠肺脏的影响. 航天医学 大 ,内皮细胞损伤 ,血液成分漏出 ,是肺毛细血管应 ( ) 与医学工程 ,1995 ,8 4:23922411 10 ,1111 力衰竭所致。缺氧过程中肺动脉内皮细胞分尹昭云 ,孙兴斌 ,谢印芝. 缺氧时肺动脉内皮细胞分泌血管舒缩 ( ) 因子的变化. 中华航空航天医学杂志 ,1999 ,10 4:2062208 . 冯 泌功能的变化可能导致肺血管收缩 ,形成缺氧性肺12 泽国 ,颜光涛 ,张宏. 不同液体复苏对大鼠急性失血后早期肺 的动脉高压 ,以及血管完整性的破坏和通透性的增加 , ( ) 影响. 中国航天工业医药 ,1999 ,1 3: 125 . 12 2002 205229 收稿 杨扬 编校 ] 形成缺氧性肺水肿。有报道快速液体输注后早 13 α 期即出现程度不同的肺损伤 ; TN F及 IL - 6 是介 导此损伤的重要介质 ; 肺泡中蛋白渗出显著增加对
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